有限元法程序设计及应用

图书标准信息

• 作者 高希光；于国强；张盛；宋迎东
• 出版社 华中科技大学出版社
• 出版时间 2023-08
• 版次 1
• ISBN 9787568093293
• 定价 48.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 212页
• 字数 350千字

【内容简介】

本书共分为9章，主要内容包含有限元基本原理、有限元计算流程和编程技巧以及构优化设计的有限元实现方法。在有限元基本理论的基础上，将计算机程序设计与有限元理论结合，系统阐述杭架结构、平面问题、材料非线性问题、动力学问题的有限元计算流程和编程技巧。*后，以一个实际结构优化的算例，详细描述了结构优化设计的有限元实现方法。本书适合力学、机械、动力、航空航天、土木、水利等专业本科生和研究生的教材，也可作为上述专业教师和工程技术及科研开发人员的参考书。

【作者简介】

高希光，南京航空航天大学能源与动力学院，教授，博士生导师。学习经历：2008—2010，南京航空航天大学，博士后；2003—2008，南京航空航天大学，航空宇航推进理论与工程，博士；1999—2003，南京航空航天大学，飞行器动力工程，本科。工作经历：2016—现在，南京航空航天大学，教授，博士生导师；2015—2016，美国特拉华大学，访问学者；2010—2016，南京航空航天大学，教师，副教授。科研成果：主持国家自然科学基金面上项目、青年科学基金项目、航空基金、江苏省博士后科学基金、中央高校基本科研业务费专项基金等*和省部级研究课题；作为骨干成员参与国防973项目、国家自然科学基金面上项目、总装预研项目、空装预研项目、中航产学研等*和省部级十余项。以第一作者或通讯作者在《Materials & Design》、《Journal of the European Ceramic Society》、《Composite Part B》、《International journal of damage mechanics》、《Journal of Applied Mechanics》等权威期刊上发表学术论文二十余篇；获得省部级科技进步奖1项。 目前，指导在读研究生4名，协助指导博士生3名，协助指导硕士生2名。指导江苏省研究生创新基金1项，指导优秀博士创新基金1项。

【目录】

第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 以杆单元为例介绍有限元法的计算流程3

1.3 杆单元有限元法的C语言实现11

1.4 弹性力学基本方程32

1.5 小结与习题38

第2章 平面三节点三角形单元39

2.1 位移函数39

2.2 形函数42

2.3 单元刚度矩阵43

2.4 等效节点载荷45

2.5 导出有限元方程48

2.6 总体刚度矩阵和载荷向量的合成49

2.7 应力计算49

2.8 平面三节点三角形单元的C语言实现50

2.9 小结与习题67

第3章 轴对称的有限元法68

3.1 轴对称问题的基本方程68

3.2 对称体的离散化70

3.3 位移函数70

3.4 单元的应变和应力72

3.5 单元刚度矩阵73

3.6 结构刚度矩阵77

3.7 等效节点载荷77

3.8 应力计算80

第4章 平面等参单元82

4.1 位移函数82

4.2 形函数83

4.3 单元刚度矩阵84

4.4 等效节点载荷87

4.5 高斯积分89

4.6 导出有限元方程91

4.7 总体刚度矩阵和载荷向量的合成92

4.8 应力计算93

4.9 平面四节点等参单元的C语言实现94

4.10 小结与习题105

第5章 三维等参单元与高阶单元106

5.1 拉格朗日插值函数106

5.2 九节点正方形单元的形函数106

5.3 八节点正方形单元的位移函数108

5.4 正六面体单元的形函数109

5.5 构造形函数的画线(面)法109

5.6 六节点三角形单元110

5.7 三维等参变换111

5.8 导数之间的变换113

5.9 体积微元、面积微元的变换114

5.10 自然坐标为面积(或体积)坐标时的变换公式116

5.11 等参变换的条件117

5.12 等参单元的收敛性118

5.13 等参单元用于分析弹性力学问题的一般格式120

第6章 材料损伤非线性有限元123

6.1 材料的非线性力学行为和增量法123

6.2 增量基本方程126

6.3 增量虚位移原理128

6.4 ANSYS用户自定义子程序(UPFs)简介130

6.5 连续介质损伤力学理论138

6.6 针刺CMCs损伤本构方程的建立140

6.7 针刺CMCs二次开发计算流程143

6.8 本构模型验证147

第7章 动力学问题的有限元法158

7.1 基本方程158

7.2 有限元方程的解法160

7.3 弹性杆振动的程序实现161

7.4 弹性杆振动的C  程序164

7.5 有限元模态分析167

7.6 叶片模态分析的C  程序170

第8章 结构优化设计的有限元实现182

8.1 结构优化设计的基本概念182

8.2 遗传算法184

8.3 形状优化的程序实现187

参考文献209